基于mcu控制的電池監(jiān)控裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電池監(jiān)控裝置，特別涉及一種基于MCU控制的電池監(jiān)控裝置，主要適用于各種需要蓄電池提供不間斷電源的工業(yè)現(xiàn)場。
【背景技術(shù)】
[0002]目前很多工業(yè)現(xiàn)場采用免維護(hù)可充電電池作為不間斷電源，作為一種主要的可充電電池的鉛酸電池(lead-acid battery)是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池荷電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負(fù)極主要成分為鉛；放電狀態(tài)下，正負(fù)極的主要成分均為硫酸鉛。不論是在交通、通信、電力、軍事還是在航海、航空各個(gè)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，鉛酸蓄電池都起到了提供不間斷電源的重要作用。
[0003]由于鉛酸電池的結(jié)構(gòu)特殊性，以及充放電周期的延長，如果在日常的使用和維護(hù)過程中不能夠及時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行檢測和有效的判斷，那么隨即會出現(xiàn)一系列問題，比如:電池失水，極板群的腐蝕，活性物質(zhì)的脫落，硫化，以及深度放電引起的鈍化和深度放電后的恢復(fù)等影響電池容量和使用壽命的問題；更嚴(yán)重的會造成鉛酸電池的燒壞和爆炸。從電源系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性要求上來看，保證要蓄電池提供不間斷電源也是非常必要的。
[0004]迄今為止，已實(shí)行的可充電電池狀況分析系統(tǒng)是一種對樣品電池的剩余容量進(jìn)行測量的系統(tǒng)以滿載的容量或必要的放電處于運(yùn)行中的蓄電池，根據(jù)時(shí)間的變化來觀察電池端子之間的電壓。如美國專利文獻(xiàn)5281920公開了一種在線電池阻抗測量的技術(shù)，其針對蓄電池的壽命分析，由一個(gè)電壓測量模塊構(gòu)成，模塊被連接到一組由系統(tǒng)負(fù)載控制器、電流測量系統(tǒng)與MPU控制的傳輸裝置中。阻抗數(shù)值是通過蓄電池放電的端子電壓的減速數(shù)值來計(jì)算的。該專利文獻(xiàn)可以測量蓄電池的剩余容量(壽命)，但并不適合于監(jiān)測可充電電池的充電數(shù)據(jù)和充電狀態(tài)。
[0005]專利文獻(xiàn)CN104142479A公開了一種鉛酸電池的測試模塊，其包括用于接收手持APP發(fā)送的命令并傳輸該命令給單片機(jī)MCU，或者接收單片機(jī)MCU的數(shù)據(jù)信號并發(fā)送給對應(yīng)的手持APP設(shè)備的藍(lán)牙通信模塊，用于與藍(lán)牙通信模塊之間進(jìn)行信號傳輸?shù)膯纹瑱C(jī)MCU，其根據(jù)接收到的藍(lán)牙通信模塊的指令向信號發(fā)生電路發(fā)送輸入信號，將數(shù)據(jù)處理電路得到的數(shù)據(jù)信號發(fā)送給藍(lán)牙通信模塊，根據(jù)單片機(jī)MCU的PWM信號來采集鉛酸電池的數(shù)據(jù)信息，并將該信息傳遞給信號采集電路，采集信號發(fā)生電路產(chǎn)生的交流信號進(jìn)行隔離直流、并整形限幅，然后傳遞給信號處理電路，將接收到的信號進(jìn)行濾波處理形成穩(wěn)定的波形信號傳輸給單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。該專利文獻(xiàn)采用現(xiàn)有的電子元器件進(jìn)行組合的產(chǎn)品，利用單片機(jī)的小型化特點(diǎn)，按照電路連接的要求，配置信號發(fā)生電路、信號采集電路、信號處理電路，單片機(jī)在接收到查詢指令后，向信號產(chǎn)生電路發(fā)送脈沖信號，該脈沖信號會讓信號產(chǎn)生電路在鉛酸電池的回路中產(chǎn)生交流信號，該交流信號的產(chǎn)生作為信號輸入值信號采集電路，對該信號進(jìn)行采集后，可以獲得穩(wěn)定幅值的交流信號，然后將該信號通過電路進(jìn)行濾波處理，分離其無用的干擾波，然后輸送給單片機(jī)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的數(shù)字信號，然后通過藍(lán)牙通信模塊發(fā)送給APP手持設(shè)備解決目前的手持式鉛酸蓄電池測量存在的體積大、測試效率低的問題，達(dá)到改變測試方法、促進(jìn)鉛酸電池的回收的目的。但其無法提供不間斷電源下檢測可充電電池的電池?cái)?shù)據(jù)和狀態(tài)。我們無法準(zhǔn)確獲知當(dāng)前的電路工作狀態(tài)，比如電池充放電電流，電池電壓，電池是否反接等相關(guān)數(shù)據(jù)。另外，只能通過開關(guān)量輸入輸出等方式獲取部分當(dāng)前的狀態(tài)，比如交流電是否失電，電池是否處于活化狀態(tài)等。
[0006]因此，本領(lǐng)域需要一種電池監(jiān)控裝置，其可以保證工業(yè)現(xiàn)場中不間斷提供電源，且實(shí)時(shí)獲得可充電電池的充電數(shù)據(jù)和充電狀態(tài)，通過對充電數(shù)據(jù)等進(jìn)行調(diào)節(jié)，不僅可以延長可充電電池的使用周期，使用日常維護(hù)變得更簡單、準(zhǔn)確、快捷、輕松；同時(shí)還能提高了對可充電電池使用的安全性和可靠性，極大地簡化電路設(shè)計(jì)，方便使用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，一種基于MCU控制的電池監(jiān)控裝置，其包括主電源模塊、可充電電池和MCU控制模塊。所述主電源模塊分別經(jīng)由電池充電回路和電池放電回路連接可充電電池，當(dāng)直流電輸入到主電源模塊時(shí)，主電源模塊輸出直流電且同時(shí)通過電池充電回路對所述可充電電池充電，當(dāng)直流電沒有輸入到主電源模塊時(shí)，所述可充電電池通過所述電池放電回路將直流電輸入主電源模塊來保持輸出直流電。本實(shí)用新型的主電源模塊可以保證直流電的無間斷輸出，可以作為工業(yè)現(xiàn)場采用的不間斷電源。
[0009]所述MCU控制模塊連接可充電電池、主電源模塊和經(jīng)由RS485通信接口連接外部設(shè)備。MCU控制模塊經(jīng)由電池測量模塊連接可充電電池并測量可充電電池的電池?cái)?shù)據(jù)，MCU控制模塊分別經(jīng)由充電電流檢測電路連接電池充電回路和經(jīng)由放電電流檢測電路連接電池放點(diǎn)回路以確認(rèn)可充電電池處于充電或放電的電池狀態(tài)。MCU控制模塊可以完成可充電電池在充放電過程中的數(shù)據(jù)測量和狀態(tài)檢測。
[0010]MCU控制模塊連接主電源模塊并可對充電電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，MCU控制模塊將測量的電池?cái)?shù)據(jù)和電池狀態(tài)經(jīng)由S485通信接口和外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。本實(shí)用新型極大地簡化了電路設(shè)計(jì)，方便使用。同時(shí)可以通過通信獲取可充電電池的電池?cái)?shù)據(jù)，并且可以通過通信設(shè)置相關(guān)的電池?cái)?shù)據(jù)預(yù)定范圍。
[0011]優(yōu)選地，MCU控制模塊可根據(jù)外部設(shè)備輸入的指令調(diào)節(jié)所述電池?cái)?shù)據(jù)。
[0012]更優(yōu)選地，所述RS485通信接口可通過無線網(wǎng)路通信模塊無線連接外部設(shè)備。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，一種基于MCU控制的電池監(jiān)控裝置，其包括主電源模塊、可充電電池、MCU控制模塊和交流電源模塊。所述主電源模塊分別經(jīng)由電池充電回路和電池放電回路連接可充電電池，當(dāng)直流電輸入到主電源模塊時(shí)，主電源模塊輸出直流電且同時(shí)通過電池充電回路對所述可充電電池充電，當(dāng)直流電沒有輸入到主電源模塊時(shí)，所述可充電電池通過所述電池放電回路將直流電輸入主電源模塊來保持輸出直流電；所述MCU控制模塊連接可充電電池、主電源模塊和經(jīng)由RS485通信接口連接外部設(shè)備。交流電源模塊包括交流電源和連接所述交流電源的交流輸入回路，具有整流變壓器的所述交流輸入回路將交流電源發(fā)出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電輸入到相連的主電源模塊。
[0014]MCU控制模塊經(jīng)由電池測量模塊連接可充電電池并測量可充電電池的電池?cái)?shù)據(jù)，MCU控制模塊分別經(jīng)由充電電流檢測電路連接電池充電回路和經(jīng)由放電電流檢測電路連接電池放點(diǎn)回路以確認(rèn)可充電電池處于充電或放電的電池狀態(tài)，MCU控制模塊連接主電源模塊并可對充電電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，MCU控制模塊將測量的電池?cái)?shù)據(jù)和電池狀態(tài)經(jīng)由S485通信接口和外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0015]優(yōu)選地，交流輸入回路設(shè)有過流保護(hù)部件。
[0016]更優(yōu)選地，過流保護(hù)部件為可恢復(fù)保險(xiǎn)絲。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的第三方面，一種基于MCU控制的電池監(jiān)控裝置，其包括主電源模塊、可充電電池和MCU控制模塊。所述主電源模塊分別經(jīng)由電池充電回路和電池放電回路連接可充電電池，當(dāng)直流電輸入到主電源模塊時(shí)，主電源模塊輸出直流電且同時(shí)通過電池充電回路對所述可充電電池充電，當(dāng)直流電沒有輸入到主電源模塊時(shí)，所述可充電電池通過所述電池放電回路將直流電輸入主電源模塊來保持輸出直流電。本實(shí)用新型的主電源模塊可以保證直流電的無間斷輸出，可以作為工業(yè)現(xiàn)場采用的不間斷電源。
[0018]所述MCU控制模塊連接可充電電池、主電源模塊和經(jīng)由RS485通信接口連接外部設(shè)備。MCU控制模塊經(jīng)由電池測量模塊連接可充電電池并測量可充電電池的電池?cái)?shù)據(jù)，電池測量模塊包括電壓測量模塊和電流測量模塊，MCU控制模塊分別經(jīng)由充電電流檢測電路連接電池充電回路和經(jīng)由放電電流檢測電路連接電池放點(diǎn)回路以確認(rèn)可充電電池處于充電或放電的電池狀態(tài)。MCU控制模塊可測量可充電電池的包括電壓數(shù)據(jù)和電流數(shù)據(jù)的電池?cái)?shù)據(jù)。MCU控制模塊可以完成可充電電池在充放電過程中的數(shù)據(jù)測量和狀態(tài)檢測。
[0019]MCU控制模塊連接主電源模塊并可對充電電流進(jìn)行調(diào)節(jié)，MCU控制模塊將測量的電池?cái)?shù)據(jù)和電池狀態(tài)經(jīng)由S485通信接口和外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型的第四方面，一種基于MCU控制的電池監(jiān)控裝置，其包括主電源模塊、可充電電池和MCU控制模塊。所述主電源模塊分別經(jīng)由電池充電回路和電池放電回路連接可充電電池，當(dāng)直流電輸入到